Báo cáo môn học THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử đề tài PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO CHIỀU CAO

ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
Bộ mơn Cơ điện tử
***************

Báo cáo môn học
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Đề tài : PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO
Giảng viên hướng dẫn : TS. Bùi Đình Bá
Sinh viên thực hiện:

Hà
tháng

Họ và tên
Tơ Quang Trường
Nguyễn Chí Thịnh
SOEURN RAVY
LAY RATANAK

MSSV
20170953
20170923
20170278
20170280

2021

1

Lớp
CK.CĐT.02 – K62
CK.CĐT.04 – K62
CK.CĐT.01 – K62
CK.CĐT.01 – K62

Nội,
9 năm


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn:

TS. Bùi Đình Bá

Sinh viên thực hiện:

Tơ Quang Trường
Nguyễn Chí Thịnh
SOEURN RAVY
LAY RATANAK

1. Nội dung
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………
2. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………
Hà Nội, ngày……….tháng………năm........
Giáo viên hướng dẫn ký tên

2


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Trước thời cơ và thách thức của thời đại địi hỏi sự nhận biết, nắm bắt và vận

dụng có hiệu quả các thành tựu khoa học kĩ thuật thế giới nói chung và kĩ thuật điều
khiển tự động nói riêng, kỹ thuật điều khiển tự động đã được ứng dụng rộng rãi ở các
nghành sản xuất, doanh nghiệp một cách nhanh chóng. Việc ứng dụng kỹ thuật điều
khiển tự động vào quá trình phân loại sản phẩm là một trong những thành tựu đáng
kể làm thay đổi một nền sản xuất cũ mang nhiều hạn chế, làm thay đổi cục diện của
nền cơng nghiệp trong nước.
Chính vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm” trở thành một đề
tài tiềm năng để tìm hiểu, xây dựng thiết kế cải tiến góp phần vào sự hồn thiện và
3


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

phát triển sâu, rộng và ứng dụng của nó hơn nữa trong đời sống sản xuất của con
người.
Mơ hình được thiết kế sử dụng PLC làm hệ thống điều khiển kết hợp với hệ
thống xi lanh khí nén, cảm biến, hệ thống truyền động tạo nên một hệ thống thơng
minh, hồn tồn tự động, là sản phẩm của việc ứng dụng kiến thức từ nhiều mơn học
để xây dựng, lập trình, vận hành tối ưu nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Đình Bá đã nhiệt tình hướng dẫn cho
chúng em trong môn học Thiết kết hệ thống cơ điện tử này. Trong q trình thực hiện
đề tài khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cơ và các bạn góp ý để
chúng em có thể hồn thiện đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÈ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài

Để theo kịp xu thế cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và an tồn nhất,
tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm
trong phạm vi cho phép. Hơn nữa thuận tiện cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại trường là một sinh
viên ngành cơ điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng tơi bước đầu có những kinh
nghiệm về lập trình PLC.

4


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

Chính vì vậy, chúng em đã nhận đề tài: “Thiết kế mô hình hệ thống phân loại sản
phẩm trên băng tải theo chiều cao,”.

1.2. Mục tiêu
- Chế tạo thành cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao
- Sử dụng PLC S7-1200 để xây dựng chương trình điều khiển.
- Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC.
- Mơ hình hoạt động ổn định, linh hoạt.

Chương 2 Phương pháp giải quyết vấn đề
Mơ hình có một băng tải và có ba loại sản phẩm khác nhau về kích thước. Đây
chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm.Qua kích
thước của sản phẩm mà chúng chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình

5

ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

và sản phẩm thấp.
Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải băng tải di chuyển hộp
hoạt động. Ở phía cuối băng tải một ( băng tải phân loại sản phẩm) có đặt một cảm
biến khi cảm biến nhận biết có hộp băng tải một dừng lại và băng tải hai hoạt động.
Đồng thời các cảm biến, xy lanh gạt cũng hoạt động.
- Ta sắp xếp cảm biến với xy lanh lần lượt theo thứ tự cao-trung bình-thấp.Khi có
sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC S7-1200, xy
lanh sẽ được đưa ra đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm và đi về vị trí
ban đầu. Đối với sản phẩm trung bình cũng tương tự như vậy. Sản phẩm thấp dễ
dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình được đưa về cuối băng tải và rơi vào
hộp chứa. Để hệ thống dừng hoạt động ta ấn nút stop.

2.1. Phân tích các phương án điều khiển
2.1.1. Sử dụng PLC
PLC-Programmable Logic Controller là bộ điều khiển logic khả trình (lập trình
được). Khởi thuỷ ban đầu PLC chỉ có chức năng điều khiển logic , tức là điều khiển onoff như các relay. PLC hiện đại như bây giờ có khả năng điều khiển PID và điều khiển
mờ..v..v. PLC cho phép mở rộng thêm các module vào/ra nên có khả năng quản lý một
hệ thống lớn trong nhà máy. Do vậy PLC ứng dụng để điều khiển một hệ thống sản xuất
lớn (so với vi xử lý) và có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) như điều khiển mức
nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v.v.
Đặc trưng của PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố
bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh
chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay giao tiếp được với
các thiết bị thơng minh khác như: máy tính, nối mạng, các modul mở rông tốt.
Từ các ưu điểm trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực

khác nhau trong công nghiệp như:
-Hệ thống nâng vận chuyển.
-Dây chuyền đóng gói.
-Các robot lắp ráp sản phẩm.

6


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

-Điều khiển hệ thống đèn giao thông.

2.1.2.Sử dụng Vi xử lý
Vi xử lý là bộ xử lý tín hiệu, có thể nhận tín hiệu vào, tính tốn, xử lý, xuất tín
hiệu ra. Vi xử lý ứng dụng để thực hiện các thuật tốn điều khiển u cầu khối lượng
tính tốn lớn (so với PLC) cho các đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC )
như điều khiển dòng điện, mô men, tốc độ động cơ , điều khiển các mạch điện tử (tín
hiệu hoặc cơng suất)..v.v.
Ưu điểm:
-Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử
dụng dựa vào phần mềm được viết.
-Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
-Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thước nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn
định do nhiều linh kiện gây ra.
-Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm. Ngày nay VXL
được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống của con người.
Xuất phát từ yêu cầu điều khiển trong đề tài và ưu điểm của PLC mà chúng em
đã chọn PLC S7-1200 làm bộ điều khiển cho “Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm

theo chiều cao” của mình.

7


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

2.1.3. Sở đồ thuật tốn

Hình 1. Sơ đồ thuật tốn
2.1.4. Quy ước biến
Bảng 2.1 Quy ước biến vào
STT
1
2
3
4
5
6
7

Input
I_Mode
I_CB_Cao
I_CB_Trung_Binh
I_CB_Thap
I_BT
I_Xylanh_Cao

I_Xylanh_TB

Địa chỉ
%I0.0
%I0.1
%I0.2
%I0.3
%I0.4
%I0.5
%I0.6

Input M
M_Mode
M_CB_Cao
M_CB_Trung_Binh
M_CB_Thap
M_BT
M_Xylanh_Cao
M_Xylanh_TB

Bảng 2.2 Quy ước biến ra
STT

Output

Địa chỉ
8

Địa chỉ
%M10.0

%M10.1
%M10.2
%M10.3
%M10.4
%M10.5
%M10.6


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

1
2
3
4
5

Q_lamp_Auto
Q_lamp_Manu
Q_BT
Q_Xylanh_Cao
Q_Xylanh_TB

%Q0.0
%Q0.1
%Q0.2
%Q0.3
%Q0.4

Bảng 2.3 Quy ước biến trung gian
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Biến trung gian
Q_Auto_BT
Q_Auto_Xylanh_Cao
Q_Auto_Xylanh_TB
Q_Manu_BT
Q_Manu_Xylanh_Cao
Q_Manu_Xylanh_TB
M_Reset
SIMU_CB_CAO
SIMU_CB_TB
SIMU_CB_THAP
M_Simulation

Địa chỉ
%M20.0
%M20.1

%M20.2
%M30.0
%M30.1
%M30.2
%M5.1
%M5.2
%M5.3
%M5.4
%M5.5

Bảng 2.4 Quy ước biến số nguyên
STT
1
2
3
4
5

Biến trung gian
Act_Count_Cao
Act_Count_TB
Act_Count_Thap
Simu_VT_SP
Simu_Type_SP

9

Địa chỉ
%MW200
%MW202

%MW204
%MW206
%MW208


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

2.1.5. Code lập trình
a. Chương trình chính

b. Output
10


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

11


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

C. Chế độ Manu

12

ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

13


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

14


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

d. Chế độ Auto

15


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

e. Mơ phỏng vị trí sản phẩm

16


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

2.1.6. Mơ phỏng hệ thống bằng giao diện HMI

Hình 2. Mơ phỏng hệ thống bằng giao diện HMI

17


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

Chương 3. Kết quả đạt được
Qua q trình xây dựng và hồn thành đề tài: với việc thiết kế và chế tạo mơ
hình "Mơ hình băng tải điều khiển đếm, phân loại sản phẩm, điều khiển dừng chính
xác băng tải" dùng PLC S7-1200 em thấy đây là một đề tài hay, và có tính ứng dụng
rất lớn trong thực tế. Trên cơ sở bản đồ án này đã giải quyết được những u cầu của
đồ án đó là:
- Xây dựng được mơ hình đúng theo yêu cầu đặt ra
- Vận hành theo đúng yêu cầu công nghệ
- Hệ thống cảnh báo hoạt động chính xác và hiệu quả

18

ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

Trong thời gian thực hiện đề tài, em vẫn còn một số vấn đề hạn chế sau: hệ thống
chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên vẫn chưa phát huy hết chức năng của PLC S71200 nhưng hệ thống được áp dụng phổ biến trong công nghiệp với quy mô từ sản
xuất nhỏ đến quy mo sản xuất lớn.
Tuy nhiên trong thời gian xây dựng đồ án em đã được tiếp thu nhiều kiến thức
q báu và bổ ích và có những thành quả nhất định rút ra từ đồ án như sau:
- Phương pháp lập trình và cơng cụ phát triển của họ PLC S7-1200
- Cách lắp đặt đấu dây PLC
- Xây dựng những hệ thống cơ bản và phổ biến trong công nghiệp hiện nay
- Do thời gian thực hiện và lượng kiến thức cịn hạn chế khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót. Mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn sinh
viên để chúng em tích lũy thêm kiến thức.

Chương 5. Kết luận
Để hoàn thành đề tài “Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao”, em đã sử
dụng kiến thức của bản thân, kiến thức đã học ở trường qua các học phần và được sự
hướng dẫn của giảng viên về thiết kế, lập trình điều khiển, đấu dây, em đã lập trình mơ
19


ĐK Robot tự hành

Giảng viên: TS. Bùi Đình Bá

phỏng một hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng hế thống điều khiển

bằng PLC hoàn chỉnh.
Sau khi hoàn thành, em đã rút ra rất nhiều kinh nghiệm cho bản thân về cách thu
thập, tìm kiếm dữ liệu, vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, cách làm việc
nhóm và phân chia cơng việc cho mỗi thành viên. Thơng qua đề tài này, em đã có
những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm quý báu, bổ sung
vào hành trang của mình trên con đường đã chọn.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao đang được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp hiện nay. Tích hợp xử lý ảnh kiểm sốt chất lượng sản phẩm hay kết hợp
phân loại theo khối lượng, màu sắc,… vào cùng một hệ thống sẽ nâng cao năng suất
và chất lượng sản phẩm, mang lại hiệu quả cao cho các doanh nghiệp, qua đó góp
phần phát triển công nghiệp của nước ta trong tương lai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]

. [Online].
. [Online].
. [Online].

B. T. Doanh, Điều khiển PLC.
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].
. [Online].

20